金属隔膜阀制造技术

本发明专利技术提供一种直接接触型金属隔膜阀，其仅用很简单的构造，即使在高温流体流过的期间中将阀以1000万次水平开闭后，也能够良好地减少因树脂制阀座的老化变形带来的CV值变动，并且还具备较高的耐久性，很适合用于ALD工艺。技术方案是一种金属隔膜阀，具有：阀身，在与1次侧流路及2次侧流路连通的阀室中设有阀座；金属隔膜，配设在阀室的上方的中央部上下运动而向阀座抵接；阀杆，升降运动自如地设在该金属隔膜的上方，使金属隔膜的中央部向下方下降；在2次侧流路的一部分中设有流路节流部。

Metal diaphragm valve

The present invention provides a direct-contact metal diaphragm valve with a very simple structure, which can well reduce the variation of CV value caused by the aging deformation of resin seats even after opening and closing the valve horizontally for 10 million times during the flow of high-temperature fluids. It also has high durability and is suitable for ALD workers. Art. The technical scheme is a metal diaphragm valve with a valve body, which is provided with a valve seat in a valve chamber connected with a primary side flow path and a secondary side flow path; a metal diaphragm, which is arranged on the upper central part of the valve chamber, moves up and down and butts against the valve seat; and a valve stem, which is lifted and lowered freely above the metal diaphragm, so as to make the central part of the metal diaphragm. The lower side of the 2 side flow path is provided with a flow path throttling section.

【技术实现步骤摘要】
金属隔膜阀
本专利技术涉及金属隔膜阀，特别涉及很适合作为在ALD（原子层沉积）工艺中使用的高纯度气体控制用阀的金属隔膜阀。
技术介绍
以往，作为在半导体制造工艺的气体供给系统中使用的阀，发挥脱水特性、气体置换特性、无微粒等方面优异的特性的直接接触型的金属隔膜阀是主流，其基本构造为以下构造：具有高强度高弹性且高耐腐蚀性的圆盘状金属薄膜（金属隔膜）为阀体，在外周围被夹持在阀身与阀帽之间的状态下构成阀室的外部密封部，中央部被升降运动的阀杆推压，抵接、密接在固接于流路开口部周缘的树脂制环形的阀座上而将阀关闭，另一方面，当被从由阀杆进行的推压释放时，通过在自身的形状恢复力下从阀座离开而将阀打开。此外，在这样的阀中，具备由调节螺纹件等构成的阀杆的行程调节机构的构造也较多，借助该行程调节机构，根据阀的使用位置及条件·个体差异等调节行程，取得在各个阀中需要的Cv值。另一方面，近年来，因为半导体的更加微细化、高集成化及Å水平的薄膜蒸镀控制的要求等，作为薄膜成长工艺，所谓ALD工艺的需求提高。但是，在ALD工艺中，由于以原子·纳米水平一层层地堆起，来控制薄膜成长，所以在气体供给线路中，需要将前体、惰性气体、氧化类气体等不同的流体以很高的速度切换而连续地反复进行向腔室的供给·排出循环。由于以原子层水平控制薄膜成长，所以为了在晶片上得到制品要求水平的薄膜成长，通常需要1000万次水平的阀开闭寿命，由此，在阀中还必须有能承受远超过以往设想的水平的水平的使用次数的高耐久性，并且阀开闭的高速响应性也是必须的。此外，为了很高精度地控制薄膜成长，在对应于这样的流体的高速脉冲而阀进行开闭动作的期间中，还必须使流体的流量（Cv值）很高精度地稳定化。进而，由于供给气体为由金属化合物构成的蒸气压很低的特殊的流体，所以为了稳定供给而需要将温度保持为约200度，由此，在阀中必须有该水平的耐高温性。由于被要求上述那样的特有的条件，所以在ALD工艺中应用以往构造的阀的情况下会产生各种各样的问题，特别是关于树脂制阀座，已知有一些基于因在暴露于高温流体的状态下很多次且高速地将阀开闭而造成的老化的课题。对于这样的阀座的课题，例如提出了专利文献1、2。在专利文献1中，公开了一种直接接触型金属隔膜阀的阀行程调节方法。在该文献的机构中，首先，使阀在规定温度下以规定次数进行开闭动作，纳入阀座的形状变化而减小Cv值上升，然后，使用由阀帽、致动器支承用筒部、锁止螺母构成的阀行程调节机构，将隔膜阀的最大阀行程调节固定为比由规定形状·原材料构成的金属隔膜的最大隆起高度小的设定值，由此，实现金属隔膜的高耐久性，并且实现阀座的老化的减少和阀Cv值的稳定确保。在专利文献2中，表示了一种流体控制阀的阀座构造。该文献的流体控制阀的阀座部件由氟类树脂构成，形成为，使高度方向的壁厚和径向的壁厚成为规定的比率范围内，借助这样的形状，减小高温流体流动的期间中的阀座部件的热膨胀、及伴随着阀开闭的沉入量·复原量，由此实现Cv值变动的减小。除此以外，以往以来，在半导体制造工艺的气体供给系统中，作为关于Cv值变动的减小、即流体的流量控制·稳定化的机构，有所谓的质量流量控制器。关于质量流量控制器的基本构造，在流路的适当的位置处作为控制阀而具备直接接触型的金属隔膜阀等流量控制阀，另一方面，向装置流入的流路分支为流量传感器侧和旁通侧，在流量传感器侧精确地计测流体的质量流量，该计测信息作为流量的输出信号经由控制电路或阀驱动电路等作为需要的开度信息被向控制阀中具备的致动器发送，致动器构成为，能够基于该输入信息调节阀的开度，总是适当地进行该信息的传递，由此，根据流量的增减适当地调节阀的开度，能够使在流路中流动的流体的流量总是为恒定。例如，在专利文献3提出的质量流量控制器的情况下，作为流量控制的前提的条件，必须通过将被大幅缩小的节流孔的上游侧压力设定为下游侧压力的2倍以上，来得到穿过该节流孔的气体流量和上游侧压力的精度较高的线性（比例关系），在该文献的图6中表示了能够更换的节流孔和控制阀的构造。专利文献1：日本特许第5331180号公报。专利文献2：日本特许第5243513号公报。专利文献3：日本特许第3522544号公报。但是，本专利技术者们专门研究的结果判明，对于设想了上述那样的ALD工艺中的使用的直接接触型金属隔膜阀，有以下这样的新的课题。即，在如上述那样使高温流体流过、并且将阀的开闭循环以1000万次规模重复的期间中，虽然是很小的移位，但阀座以逐渐压塌的方式变形，随着该压塌变形，阀的流路截面积也稍稍增加，结果判明有阀的Cv值超过要求水平而增加的问题。以往，这样的伴随着阀座的压塌变形的Cv值的增加是很小的，阀的开闭次数即便较多也最多为几百万次的规模，所以不成为问题，但作为如上述那样在高温·大量循环这样严酷的使用状况下也被很严格地要求高精度的Cv值的稳定性的ALD工艺用阀，成为要新应对的课题。对于上述课题，专利文献1虽然借助预先规定的阀开闭来适应阀座的变化形状，但没有做出关于至少以1000万次水平将阀开闭后的阀座的形状变化的记载·考虑，所以不能解决上述那样的阀座的压塌变形的课题。此外，即使用该文献那样的机构适应阀座形状，也不能保证在1000万次水平的使用后阀座不会如上述那样压塌变形。并且，在该文献中表示的阀座的适应工序中，针对每个阀一边使200度的高温流体流过一边进行10000次左右的阀开闭，但这样的工序实际上非常需要工作量和时间，并不现实，并且给阀的生产性带来的不良影响很大。进而，在该文献中，用阀行程调节机构将行程调节固定为比金属隔膜的隆起高度小，与隔膜的强度提高一起实现了Cv值的稳定化，但在借助阀身及阀帽、或锁止螺母等部件彼此的拧入量实现的行程调节中，在原理上讲，与螺纹峰及螺纹槽的加工精度及阀的个体差异对应的偏差等是不可避免的，所以虽然能够简单地进行大体上的水平下的Cv值调节，但另一方面，为了对应如上述那样在ALD工艺中要求的很高的Cv值稳定化，不得不说是完全不充分、不稳定的机构。同样，以往装备在阀中那样的行程调节机构也只不过是用来大体地得到需要的Cv值的机构，可以说仅用该机构并不能进行在ALD工艺中要求的高精度的Cv值调节。由此，用该文献的技术不能解决上述课题。在专利文献2中，关于1000万次规模的阀开闭后的阀座部件的形状变化也没有记载·暗示，此外，该文献的阀座部件始终是因热膨胀及沉入·复原而形状变化的部件，完全没有做出关于将对应于这样的形状变化的Cv值变动消除的机构的记载/考察。此外，与该形状变化对应的Cv值变动也显示出0.2以内这样的比较大的数值幅度，在公开的数值例中，使用开始时和规定时间经过后的Cv值减小了近30%。关于这一点，在Cv值变动稳定性特别严格的使用条件下，例如在使用开始前和1000万次开闭后Cv值变化率为10%以内等的情况下，有可能不能充分地对应。由此，用该文献的技术作为解决上述课题的方案也是不充分的。此外，在直接接触型金属隔膜阀中，在构造上，隔膜与阀座的间隙直接影响到阀的Cv值，并且ALD工艺中的Cv值稳定性被要求很高的精度，所以不得不说，如上述专利文献1、2那样仅借助关于树脂制阀座或金属隔膜等挠性软质部件的设计·改良，根本不能对上述课题给出充分的解决方案。另一方面，专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属隔膜阀，具有：阀身，在与1次侧流路及2次侧流路连通的阀室中设有阀座；金属隔膜，配设在前述阀室的上方的中央部上下运动而向阀座抵接；阀杆，升降运动自如地设在该金属隔膜的上方，使该金属隔膜的中央部向下方下降；其特征在于，在前述2次侧流路的一部分中设有流路节流部。

【技术特征摘要】
2017.03.30 JP 2017-0673251.一种金属隔膜阀，具有：阀身，在与1次侧流路及2次侧流路连通的阀室中设有阀座；金属隔膜，配设在前述阀室的上方的中央部上下运动而向阀座抵接；阀杆，升降运动自如地设在该金属隔膜的上方，使该金属隔膜的中央部向下方下降；其特征在于，在前述2次侧流路的一部分中设有流路节流部。2.如权利要求1所述的金属隔膜阀，其特征在于，具备能够调节为该阀所需要的CV值的CV值调节机构。3.如权利要求2所述的金属隔膜阀，其特征在于，前述CV值调节机构中的CV值调节通过调节前述金属隔膜的阀开度来进行。4.如权利要求3所述的金属隔膜阀，其特征在于，前述CV值调节机构是进行前述金属隔膜的行程调节的行程...

【专利技术属性】
技术研发人员：后藤晓，饭塚久修，
申请(专利权)人：株式会社开滋SCT，
类型：发明
国别省市：日本,JP